CN109898016A

CN109898016A - 500MPa级以上高扩孔热轧酸洗钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN109898016A
Application number: CN201910155613.5A
Authority: CN
Inventors: 孙成钱; 时晓光; 董毅; 刘仁东; 张宇; 徐荣杰; 孟凡志; 张建军; 王俊雄; 韩楚菲
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明公开500MPa级以上高扩孔热轧酸洗钢板及其制造方法。钢中化学成分按重量百分比为：C：0.02％～0.07％、Si：0.01％～0.06％、Mn：1.20％～1.40％、Al：0.030％～0.050％、Nb：0.010％～0.017％、Mo：0.20％～0.40％，P<0.010％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。将100～230mm厚的连铸坯加热到1180±20℃，保温3～4h；粗轧温度不高于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，精轧终轧温度为820～900℃；终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s；卷取温度为500～600℃；采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％。钢板具有高强度和高扩孔性能。

Description

500MPa级以上高扩孔热轧酸洗钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及到一种汽车零部件用高强度高扩孔热轧酸洗钢板的其制造方法。

背景技术

近年来，随着汽车行业的发展，汽车制造商对钢铁材料个性化要求日益提高。热轧酸洗钢板是以优质的热轧钢板为原料，经酸洗机组去除氧化铁皮后，表面质量和使用要求介于热轧钢板和冷轧钢板之间的中间产品，是部分热轧钢板和冷轧钢板的理想的替代产品。目前在钢铁市场行情严峻的情况下，热轧酸洗钢板具有比热轧钢板表面质量好，比冷轧钢板在保证表面质量使用要求的前提下，使用户有效的降低采购成本，是钢铁企业盈利能力较强的品种之一。

公开号为CN 104862583 A的中国专利申请公开了一种400MPa级汽车结构用酸洗板及其制造方法，钢中含有C：0.06％～0.08％、Si≤0.05％、Mn：1.00％～1.15％、Al：0.02％～0.05％、P≤0.015％、S≤0.008％、余量为Fe和微量元素，该钢种是利用普通C-Mn成分体系设计和轧制温度控制，生产出的热轧酸洗板。但该钢板抗拉强度最高为439MPa，没有提出扩孔率指标，不符合高强成形汽车零件的要求。

公开号为105543682A的中国专利申请公开了一种汽车结构用热轧酸洗板，钢中含有C：0.04％～0.11％、Mn：0.4％～1.2％、Al：0.02％～0.05％、Nb：0.006％～0.011％、Si≤0.05％、P≤0.01％、S≤0.004％、N≤0.004％、其余为Fe，该钢种是在低碳钢中加入一定量的锰、铌通过碳、锰元素的固溶强化及铌元素的细晶强化来提高强度生产出的热轧酸洗板。但该钢板抗拉强度最高为496MPa，没有提出扩孔率指标，不符合高强成形汽车零件的要求。

公开号为CN 102011054 A的中国专利申请公开了一种热轧酸洗板及其低钛强化生产工艺，钢中含有C：0.05％～0.08％、Si：0～0.03％、Mn：0.20％～0.30％、S：0～0.01％、P：0～0.02％、Al：0.030％～0.06％、Ti：0.010％～0.024％、N：0.004％～0.006％，其余为铁和不可避免的杂质，该钢种是通过低碳低锰低钛成分设计和轧制温度控制，生产表面质量好、加工性能优越的热轧酸洗板。但该钢板抗拉强度最高为370MPa，不能满足高强成形汽车零件的要求。

公开号为CN 102409223 A的中国专利申请公开了一种低屈强比热轧酸洗板及其生产方法，钢中含有C：0.04％～0.12％、Si：0.005％～0.05％、Mn：0.8％～1.5％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al：0.01％～0.08％、B：0.0005％～0.003％、余量为Fe和微量元素，该钢种是利用普通C-Mn成分体系，通过对各元素对屈服强度及抗拉强度的模拟计算，给出合适的元素含量配比，生产出的热轧酸洗板。但该钢板抗拉强度最高为475MPa，没有提出扩孔率指标，不符合高强成形汽车零件的要求。

发明内容

针对汽车用钢领域的发展需求，本发明提供了一种高强度高扩孔热轧酸洗钢板及其制造方法，在C-Mn系化学成分上，同时添加一定量的Nb、Mo等元素，通过轧制工艺参数、冷却工艺参数及酸洗工艺参数控制，获得屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥500MPa、纵向延伸率A₅₀≥40％，扩孔率λ≥110％的热轧酸洗钢板。

具体的技术方案是：

一种高强度高扩孔热轧酸洗钢板的组成成分，按质量百分比计，钢中含有：C：0.02％～0.07％、Si：0.01％～0.06％、Mn：1.20％～1.40％、Al：0.030％～0.050％、Nb：0.010％～0.017％、Mo：0.20％～0.40％，并限制P<0.010％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免杂质。

其主要元素的选择理由如下：

C：碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证。考虑到焊接性、成形性等，碳含量不能过高，而碳含量太低则达不到固溶强化的作用，本发明中碳的最优范围为0.02％～0.07％。

Si：硅是固溶强化元素，可以贡献钢板的强度。然而，钢中过高的硅会给热轧表面质量带来麻烦，同时影响后续的酸洗钢板表面质量。本发明中硅的含量为0.01％～0.06％。

Mn：锰是起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。但锰含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体的析出，反之组织中易出现珠光体。因此，本发明选定锰含量为1.20％～1.40％。

Al：铝是钢种常用的脱氧剂，钢中加入少量的Al可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。本发明中铝的控制范围为0.030％～0.050％。

P：磷可以提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但磷含量过多，会使钢板的加工性恶化，为了得到较高的延伸率，因此将其控制在P<0.010％。

S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，本发明中将其控制在S<0.005％。

Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，使铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成微小的碳氮化物钉扎晶界，延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显沉淀强化效果。但铌含量过高会对铁素体相变产生不利影响，因此本发明中铌含量的范围控制在0.010％～0.017％。

Mo：钼具有固溶拖拽作用，强烈延迟奥氏体向铁素体和珠光体的相变，提高奥氏体稳定性，同时钼还起到固溶强化的作用，能够较大程度提高了钢材的强度。本发明中钼的控制范围为0.20％～0.40％。

本发明还提出一种高强度高扩孔热轧酸洗钢板的生产方法，通过冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取及酸洗工序生产热轧酸洗高强度钢板，其具体的制造方法包括以下步骤：

(1)加热工艺：将100～230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1180±20℃，并保温3～4小时。适当的加热温度和合适的保温时间使板坯中合金元素完全固溶、板坯成分均匀，并起到控制原始奥氏体晶粒尺寸及节约能源等作用。

(2)轧制工艺：采用控制轧制手段，再结晶区粗轧温度不高于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区精轧终轧温度为820～900℃。较高的再结晶区轧制温度使原始奥氏体晶粒得到细化；未再结晶区阶段温度不宜过高，较低的温度有利于奥氏体向铁素体转变。

(3)冷却工艺：终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s。连续的层流冷却工艺使铁素体晶粒大量快速的析出，在抑制铁素体晶粒长大的同时，还使铁素体的含量得到了保证，从而使得铁素体晶粒细化。

(4)卷取温度：卷取温度为500～600℃。卷取温度过高导致钢板强度不足，过低会使延伸率降低，在温度范围，可以保证钢板卷取后第二相粒子的充分析出，同时塑性良好。

(5)酸洗工艺：采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％，保证了酸洗后钢板的性能。

成品钢板的厚度为3.2～5.5mm，最终组织为铁素体和珠光体及少量贝氏体，其组织组成按体积百分比计为：铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％。

有益效果：

本发明在保证钢材强度的同时，考虑到焊接性、成形性、扩孔性能等，因此为低C设计，Nb的加入提高了再结晶终止温度，使终轧温度可以在较高的温度下进行，降低了轧机的负荷，Nb元素与C元素形成的NbC析出能够提高铁素体基体强度，有利于扩孔性能。Mo可以提高奥氏体稳定性，同时还起到固溶强化的作用，能够较大程度提高了钢材的强度，轧后采用前段快速连续冷却工艺，避免了钢板中带状组织的产生，有利于扩孔性能，从而最终获得一种高强度高扩孔热轧酸洗钢板。获得钢板在500MPa以上的抗拉强度下具有较高的延伸率和扩孔率，纵向延伸率A₅₀≥40％，扩孔率λ≥110％。

具体实施方式

以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。

其中表1为实施例钢的化学成分，表2为实施例钢的具体工艺制度，表3为实施例钢的显微组织和力学性能。

表1本发明实施例的化学成分(wt，％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Al	Nb	Mo
									1	0.07	0.01	1.40	0.008	0.003	0.05	0.010	0.20
2	0.06	0.02	1.28	0.006	0.004	0.03	0.012	0.30
									3	0.05	0.01	1.21	0.003	0.003	0.04	0.01320	0.35
4	0.04	0.03	1.25	0.004	0.002	0.04	0.0140.40	0.32
									5	0.03	0.04	1.33	0.005	0.003	0.05	0.015	0.40
6	0.02	0.06	1.35	0.004	0.002	0.05	0.0170	0.21

表2本发明实施例的热轧温度制度及酸洗拉矫制度

表3本发明实施例的显微组织和力学性能

从实施例可以看出，本发明实施例钢的屈服强度R≥383MPa，抗拉强度≥566MPa，延伸率A₅₀≥42.4％，扩孔率≥110％。具有高强度和高扩孔性能。

Claims

1.一种高强度高扩孔热轧酸洗钢板，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比为：C：0.02％～0.07％、Si：0.01％～0.06％、Mn：1.20％～1.40％、Al：0.030％～0.050％、Nb：0.010％～0.017％、Mo：0.20％～0.40％，并限制P<0.010％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高强度高扩孔热轧酸洗钢板，其特征在于，钢板的抗拉强度≥500MPa，组织按体积百分比计为：铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％。

3.一种如权利要求1或2所述的高强度高扩孔热轧酸洗钢板的制造方法，钢板的生产工艺为：冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取、酸洗，其特征在于，

将100～230mm厚的连铸坯在加热炉中加热到1180±20℃，并保温3～4小时；采用控制轧制手段，再结晶区粗轧温度不高于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区精轧终轧温度为820～900℃；终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s；卷取温度为500～600℃；采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％。